CN107247193B - 天线近场测试方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线近场测试方法及装置，包括步骤：通过探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据；根据所述第一近场分布数据进行数学变换，获取天线的远场方向图；对所述天线的远场方向图进行数学逆变换，获取天线的第二近场分布数据。通过本发明所提供的技术方案，在对天线进行采样获取到天线的第一近场分布数据后，对所述第一近场分布数据进行数学变换获取天线的远场方向图，再对所述远场方向图进行数学逆变换获取天线的第二近场分布数据。通过一次近远场变换和一次远近场变换，修正了近场测试中采样间距为不等间距时所产生的测试误差，提高了近场测试的准确度，基于此降低近场测试对伺服系统的精度要求。

Description

天线近场测试方法及装置
技术领域
本发明涉及天线测试技术领域，特别是涉及一种天线近场测试方法及装置。
背景技术
微波天线方向图测试方法有近场测试、远场测试、紧缩场测试三种方法。近场测试相比其它两种测试方法在场地需求、空域测试覆盖性、测试效率、测试精度等方面都更多优势，所以天线近场测试正在逐渐成为主流的测试方法。天线近场测试是一种采用高精度伺服系统，驱动采样探头，采集天线近场分布数据，再通过快速傅里叶变换进行近远场变换，获取全空域辐射方向图性能的测试方法。
现有的测试方法，要求伺服系统能够精确驱动采样探头的位置，形成等间距近场采样栅格，才能用快速傅里叶变换算法计算远场方向图。其中探头定位的随机误差不可超过1％波长，而系统误差的精度要求更高。目前是在伺服系统的设计中，对系统设计、运动补偿、电机精度、传动精度等方面做了精细的设计，以满足探头定位精度的需求。
但是，现有的测试方法对伺服系统精度要求较高，使得伺服系统构造复杂，造成伺服系统的成本较高。
发明内容
基于此，有必要针对现有的测试方法对伺服系统精度要求较高，使得伺服系统构造复杂和成本较高等缺陷，提供一种天线近场测试方法及装置。
本发明所提供的技术方案如下：
一种天线近场测试方法，包括步骤：
通过探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据。
根据所述第一近场分布数据进行数学变换，获取天线的远场方向图。
对所述天线的远场方向图进行数学逆变换，获取天线的第二近场分布数据。
一种天线近场测试装置，包括：
采样模块，用于通过探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据。
近远场变换模块，用于根据所述第一近场分布数据进行数学变换，获取天线的远场方向图。
远近场变换模块，用于对所述天线的远场方向图进行数学逆变换，获取天线的第二近场分布数据。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序程序时实现所述天线近场测试方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述天线近场测试方法的步骤。
通过本发明所提供的技术方案，在对天线进行采样获取到天线的第一近场分布数据后，对所述第一近场分布数据进行数学变换获取天线的远场方向图，再对所述远场方向图进行数学逆变换获取天线的第二近场分布数据。通过一次近远场变换和一次远近场变换，修正了近场测试中采样间距为不等间距时所产生的测试误差，提高了近场测试的准确度，基于此降低近场测试对伺服系统的精度要求。
附图说明
图1为天线近场测试方法的方法流程图；
图2为一优选实施例的天线近场测试方法的方法流程图；
图3为另一优选实施例的天线近场测试方法的方法流程图；
图4为天线近场测试方法的整体方法流程图；
图5为天线近场测试装置的模块结构图；
图6为一优选实施例的天线近场测试装置的模块结构图；
图7为另一优选实施例的天线近场测试装置的模块结构图；
图8为天线近场测试装置的整体模块结构图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
在一实施例中，如图1所示，为天线近场测试方法的方法流程图，包括步骤S1、S2和S3：
S1，通过探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据。
在本具体实施例中，通过驱动天线的伺服系统的探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据。优选地，选用近场探头作为所述探头，以提高对天线的采样精度。
优选地，如图2所示，为一优选实施例的天线近场测试方法的方法流程图，所述步骤S1包括步骤：
S11，通过探头对天线进行采样，获取一个或多个采样点的位置信息。
S12，根据所述位置信息获取天线的第一近场分布数据。
在本具体实施例中，通过天线的伺服系统的探头对天线进行采样，其中，所述采样为近场采样，通过近场采样获取一个或多个采样点的位置信息。在本具体实施例中，所述位置信息为采样点的位置坐标，所述采样的采样范围为近场采样范围。所述近场采样范围的计算公式为：
Figure BDA0001344657190000031
其中，X为近场采样范围，D为天线的口径尺寸，d为所述探头到天线的距离，
Figure BDA0001344657190000032
为天线的置信角。
获取到的所述一个或多个采样点的位置坐标，即所述天线的第一近场分布数据。
优选地，所述通过探头对天线进行采样的采样间距小于二分之一天线波长，使所述采样间距满足最小采样率要求。
S2，根据所述第一近场分布数据进行数学变换，获取天线的远场方向图。
通过对所述第一近场分布数据进行一次近场到远场的变换，根据第一近场分布数据获取天线的远场方向图。将近场分布数据变换到远场方向图的数学变换方式有多种，如快速傅里叶变换和线性调频z变换等，在本具体实施例中，所述数学变换为快速傅里叶变换，所述数学逆变换为快速傅里叶逆变换，以快速地将天线的全部近场分布数据变换至远场方向图。
优选地，如图3所示，为另一优选实施例的天线近场测试方法的方法流程图，所述步骤S2包括步骤：
S21，根据预设采样间距通过快速傅里叶变换获取天线的远场方向图角度。
其中，将所述预设采样间距代入快速傅里叶变换的算法公式中，获取快速傅里叶变换的计算角度，即天线的远场方向图角度。通过代入的预设采样间距，消除第一近场分布数据中因采样的间距为不等间距所产生的误差。所述算法公式为：
Figure BDA0001344657190000041
其中，θ为所述远场方向图角度，N为快速傅里叶变换算法点数，d为所述预设采样间距，λ为天线波长，n的取值范围为[0,N-1]。
S22，根据所述远场方向图角度与所述第一近场分布数据获取天线的远场方向图。
根据所述远场方向图角度θ和所述第一近场分布数据获取天线的远场方向图，其中所述第一近场分布数据即所述一个或多个采样点的位置坐标。综上，获取所述远场方向图的计算公式为：
Figure BDA0001344657190000042
其中，x为所述一个或多个采样点的位置坐标，X为所述近场采样范围。
通过积分方式获取所述远场方向图，得到的远场方向图为：
Figure BDA0001344657190000043
S3，根据所述天线的远场方向图进行数学逆变换，获取天线的第二近场分布数据。
在本具体实施例中，对所述天线的远场方向图进行快速傅里叶逆变换，获取天线的第二近场分布数据。由于上述步骤将所述预设采样间距代入快速傅里叶变换的算法公式中，因此获取到的所述第二近场分布数据为等间距采样的近场分布数据，可以消除步骤S1中采样过程中因采样间距为不等间距所产生的测试误差。
通过本实施例所提供的天线近场测试方法，在对天线进行采样获取到天线的第一近场分布数据后，对所述第一近场分布数据进行数学变换获取天线的远场方向图，再对所述远场方向图进行数学逆变换获取天线的第二近场分布数据。通过一次近远场变换和一次远近场变换，修正了近场测试中采样间距为不等间距时所产生的测试误差，提高了近场测试的准确度，基于此降低近场测试对伺服系统的精度要求。
在一实施例中，如图4所示，所述天线近场测试方法的整体方法流程图，所述天线近场测试方法还包括步骤：
S4，根据所述远场方向图和所述第二近场分布数据获取所述天线的全空域辐射方向图。
结合已消除因采样间距为不等间距所产生的测试误差的第二近场分布数据和远场方向图，获取到的全空域辐射方向图也不受因采样间距为不等间距所产生的测试误差的影响，基于此提高了对天线近场测试的准确度。
在一实施例中，如图5所示，为天线近场测试装置的模块结构图，包括：
采样模块501，用于通过探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据；
近远场变换模块502，用于根据所述第一近场分布数据进行数学变换，获取天线的远场方向图；
远近场变换模块503，用于对所述天线的远场方向图进行数学逆变换，获取天线的第二近场分布数据。
通过本实施例所提供的天线近场测试装置，在对天线进行采样获取到天线的第一近场分布数据后，对所述第一近场分布数据进行数学变换获取天线的远场方向图，再对所述远场方向图进行数学逆变换获取天线的第二近场分布数据。通过一次近远场变换和一次远近场变换，修正了近场测试中采样间距为不等间距时所产生的测试误差，提高了近场测试的准确度，基于此降低近场测试对伺服系统的精度要求。
优选地，如图6所示，为一优选实施例的天线近场测试装置的模块结构图，所述采样模块501还包括：
位置信息获取模块511，用于通过探头对天线进行采样，获取一个或多个采样点的位置信息。
位置信息处理模块521，用于根据所述位置信息获取天线的第一近场分布数据。
通过所述位置信息获取模块511和所述位置信息处理模块521获取天线的第一近场分布数据，以便于对所述第一近场分布数据进行变换。
优选地，如图7所示，为另一优选实施例的天线近场测试装置的模块结构图，所述近远场变换模块502还包括：
角度获取模块512，用于根据预设采样间距通过快速傅里叶变换获取天线的远场方向图角度。
远场方向图获取模块522，用于根据所述远场方向图角度与所述第一近场分布数据获取天线的远场方向图。
通过将所述预设采样间距代入快速傅里叶变换的算法公式中，获取快速傅里叶变换的计算角度，即天线的远场方向图角度。通过代入的预设采样间距，消除第一近场分布数据中因采样的间距为不等间距所产生的误差。
优选地，如图8所示，为天线近场测试装置的整体模块结构图，所述天线近场测试装置还包括：
测试结果获取模块504，用于根据所述远场方向图和所述第二近场分布数据获取所述天线的全空域辐射方向图。
结合已消除因采样间距为不等间距所产生的测试误差的第二近场分布数据和远场方向图，获取到的全空域辐射方向图也不受因采样间距为不等间距所产生的测试误差的影响，基于此提高了对天线近场测试的准确度。
在一实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序程序时被配置为：
通过探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据；
根据所述第一近场分布数据进行数学变换，获取天线的远场方向图；
对所述天线的远场方向图进行数学逆变换，获取天线的第二近场分布数据。
通过本实施例所提供的计算机设备，在对天线进行采样获取到天线的第一近场分布数据后，对所述第一近场分布数据进行数学变换获取天线的远场方向图，再对所述远场方向图进行数学逆变换获取天线的第二近场分布数据。通过一次近远场变换和一次远近场变换，修正了近场测试中采样间距为不等间距时所产生的测试误差，提高了近场测试的准确度，基于此降低近场测试对伺服系统的精度要求。
在一实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述天线近场测试方法的步骤。
通过本实施例所提供的计算机可读存储介质，在对天线进行采样获取到天线的第一近场分布数据后，对所述第一近场分布数据进行数学变换获取天线的远场方向图，再对所述远场方向图进行数学逆变换获取天线的第二近场分布数据。通过一次近远场变换和一次远近场变换，修正了近场测试中采样间距为不等间距时所产生的测试误差，提高了近场测试的准确度，基于此降低近场测试对伺服系统的精度要求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种天线近场测试方法，其特征在于，包括步骤：
通过探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据；
根据所述第一近场分布数据进行数学变换，获取天线的远场方向图；
其中，所述数学变换为快速傅里叶变换；所述根据所述第一近场分布数据进行数学变换，获取天线的远场方向图的过程，包括步骤：
根据预设采样间距通过快速傅里叶变换获取天线的远场方向图角度；其中，将所述预设采样间距代入快速傅里叶变换的算法公式中，获取快速傅里叶变换的计算角度，作为天线的远场方向图角度；所述算法公式为：
Figure FDA0002330949550000011
其中，θ为所述远场方向图角度，N为快速傅里叶变换算法点数，d为所述预设采样间距，λ为天线波长，n的取值范围为[0,N-1]；
根据所述远场方向图角度与所述第一近场分布数据获取天线的远场方向图；其中所述第一近场分布数据为一个或多个采样点的位置坐标；获取所述远场方向图的计算公式为：
Figure FDA0002330949550000012
其中，x为所述一个或多个采样点的位置坐标，X为近场采样范围；对所述天线的远场方向图进行数学逆变换，获取天线的第二近场分布数据。
2.根据权利要求1所述的天线近场测试方法，其特征在于，所述通过探头对天线进行采样的采样间距小于二分之一天线波长。
3.根据权利要求1所述的天线近场测试方法，其特征在于，所述数学逆变换为快速傅里叶逆变换。
4.根据权利要求1所述的天线近场测试方法，其特征在于，所述通过探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据的过程，包括步骤：
通过探头对天线进行采样，获取一个或多个采样点的位置信息；
根据所述位置信息获取天线的第一近场分布数据。
5.根据权利要求1所述的天线近场测试方法，其特征在于，还包括步骤：
根据所述远场方向图和所述第二近场分布数据获取所述天线的全空域辐射方向图。
6.一种天线近场测试装置，其特征在于，包括：
采样模块，用于通过探头对天线进行采样，获取天线的第一近场分布数据；
近远场变换模块，用于根据所述第一近场分布数据进行数学变换，获取天线的远场方向图；其中，所述数学变换为快速傅里叶变换；
所述近远场变换模块还包括角度获取模块和远场方向图获取模块：
角度获取模块，用于根据预设采样间距通过快速傅里叶变换获取天线的远场方向图角度；其中，将所述预设采样间距代入快速傅里叶变换的算法公式中，获取快速傅里叶变换的计算角度，作为天线的远场方向图角度；所述算法公式为：
Figure FDA0002330949550000021
其中，θ为所述远场方向图角度，N为快速傅里叶变换算法点数，d为所述预设采样间距，λ为天线波长，n的取值范围为[0,N-1]；
远场方向图获取模块，用于根据所述远场方向图角度与所述第一近场分布数据获取天线的远场方向图；其中所述第一近场分布数据为一个或多个采样点的位置坐标；获取所述远场方向图的计算公式为：
Figure FDA0002330949550000022
其中，x为所述一个或多个采样点的位置坐标，X为近场采样范围；
远近场变换模块，用于对所述天线的远场方向图进行数学逆变换，获取天线的第二近场分布数据。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序程序时实现权利要求1-5任意一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任意一项所述方法的步骤。
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